在新能源汽车与便携电子设备对高安全、高能量密度电池需求激增的背景下，我校材料与能源科学技术研究院张星星副教授团队在国际顶尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子16.9）发表了题为《Halogen-Driven Ion Transport Homogenizationin 3D Hierarchical MOF for Ultrastable Solid-State Lithium Metal Batteries》（中文译名：基于卤素驱动的离子在三维分级MOF中传输均匀化以实现超稳定的固态锂金属电池）的突破性研究成果。该研究通过创新设计三维分级MOF离子传输网络，成功攻克固态电池离子传输均匀化难题，相关成果已进入产业化应用阶段。

破解行业痛点，让离子"有序奔跑"

研究团队针对固态锂电池的核心挑战——离子高效均匀传输问题，创新性构筑了三维分级金属有机框架（MOF）离子高速公路。通过精准设计具有三种多孔架构的Mil-100框架（0.5-0.9纳米微孔），成功实现：

（1）空间限域封装锂卤化物（LiI@Mil-100），构建"主干-分支"拓扑离子网络；

（2）同步完成锂离子传导与阴离子迁移限制；

（3）在PVDF-HFP基质中制备的E-LiI电解质实现5.2×10-4S cm-1高离子电导率。

图1 Mil-100框架结构示意图及Li⁺传输机理

性能实现显著提升，超越当前主流水平

研究通过卤素驱动策略实现电极界面离子传输革命性突破：

（1）LFP//Li电池在2C倍率下循环600次容量保持率近100%；

（2）高电压三元电池（NCM811//Li）成功应用验证；

（3）宽温域性能稳定，软包电池展现优异产业化潜力。

这项工作不仅建立了多尺度复合离子通道设计新范式，更揭示了卤素化学调控离子沉积动力学的微观机制，为开发500 Wh kg-1级高能量密度电池提供了理论基石。

图2 E-LiX电解质的制备及离子传导性能

研发成果加速应用转化，突破实验室范畴

通过COMSOL模拟与理论计算，团队系统阐释了锂卤化物协同传导机制及锂金属界面动态演化行为，其研发的复合固态电解质已在高能量密度软包电池中实现工程化验证，为新能源汽车安全电池系统提供变革性解决方案。

图3 固态锂金电池性能

此研究成果彰显了西京学院在新能源材料前沿研究的强劲实力。该突破性工作有望加速高安全、长寿命固态锂电池技术的实用化进程，为我国新能源产业高质量发展注入创新动力。

作者简介：

张星星副教授专注金属-配位聚合物固态电解质开发及其在高能量密度固态锂金属电池中的应用研究，近年来参与包括国家自然科学基金在内的多项重要课题，并以第一作者/通讯作者身份在Angew Chem.Int.Ed, Advanced Functional Materials, Advanced Science, Journal of Energy Chemistry, Journal of Materials Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Small等期刊发表论文20余篇。

文章链接：Zingxing Zhang, Hongli Chen, Qingmei Su, et al. Halogen‐Driven Ion Transport Homogenization in 3D Hierarchical MOF for Ultrastable Solid‐State Lithium Metal Batteries,Angew Chem. Int. Ed.2025, e202511822.

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202511822.